油田三相分離器流體配管技術研究

齊丹丹 于越（中國石油集團工程設計有限責任公司北京分公司， 北京 100085）

油田三相分離器流體配管技術研究

齊丹丹 于越
（中國石油集團工程設計有限責任公司北京分公司， 北京 100085）

針對A油田集油接轉站的5臺三相分離器分離效果不佳、難以正常操作等問題，主要從分離器處配管設計與安裝方式入手，進行操作運行異常分析。原來三相分離器配管采取的是并聯不對稱型式進行設計與安裝，導致由閥組進入三相分離器氣體沿程減少，油液面高度逐漸變高，超出正常的液位高度，使得油氣水分離系統難以正常運行工作。采取配管對稱設計與安裝方式后，每一管路壓降相等，液位保持在正常的高度，不僅提高工藝設備處理能力，使得對稱配管中流體達到均勻分配的效果，還兼顧著配管設計和安裝的美觀，解決了油氣分離系統壓力不穩定的問題，同時提高了原油分離處理效果。

油田；集油接轉站；三相分離器；配管；氣液兩相；均勻分配

0 引言

在集油接轉站分離器配管內流體存在多種相態，當氣、液兩相在管道中流動時，兩者流動速度是不相同的，在管道中可能存在泡狀流、波狀流、分散流、環狀流、分層流等流動形式。兩相流不同于單相流，在集輸管道單相流可以調節截止閥或調節閥等來改變液體流動分配份額；而兩相流動在管道中，不能通過調節截止閥或調節閥來改變流體分配。下面主要以A油田集油接轉站為例來進行詳細闡述多相流配管合理性，該油田配置了5臺三相分離器，采取不對稱方式設計與安裝流體進口配管，從閥組角度來講，氣液兩相流首先進入離閥組最近的三相分離器，勢必導致分離器集氣較多，進入最后一臺分離器的氣體相對變少，由于三相分離器各自集氣逐次降低，導致三相分離器工作異常，集輸管道油液位高度無法控制在合理的范圍內，因此，對氣液兩相流途經三相分離器配管進行合理性研究顯得十分重要。

1 三相分離器配管基本情況

以A油田集油接轉站為例，該集油接轉站一共配置有5臺型號相同的三相分離器，采取了并聯方式（不對稱型式）進行設計與安裝。輸入井場的油液由閥組流經三相分離器，進行分離處理。原油密度小于污水密度，在外輸泵出口壓力作用下，原油密閉控制外輸，混液中的水在重力作用下由分離器底部進入水處理罐，分離氣在壓力控制閥作用下導入放空系統。三相分離器設計與安裝均吸收了國外先進的技術，主要參考了國外低油氣比（0.3 Nm3/m3～4 Nm3/m3）的特點設計而成，配管中混液流量主要采取蝶閥和流量計來進行均勻調配。這種設計模式會出現以下兩種情況：①靠近閥組的三相分離器油液面低于合理的高度；②離閥組越遠三相分離器，其油液面越高于正常的高度，勢必導致集氣儲存空間變小，配管內的壓力無法控制。大大降低了三相分離器處理效果。

根據《油田油氣集輸設計手冊》，對三相分離器中液體流動型態進行了分析。研究表明：配管內流體屬于氣團流流態現象，配管內有斷續的集氣流存在。液流通過閥組進行三相分離器，在處理分離的過程中產生的集氣流主要集中的前面的分離器中，隨著液流流經后面的三相分離器，集氣流逐漸減少，使得三相分離器內液壓不穩定，不在可控的合理范圍內。

2 合理配管技術

針對三相分離器中液壓不穩定等問題，需對配管進行合理的改造。對配管的改造升級除了受場地限制外，一般采油廠只允許停產24h，因此，只能采取小規模整改，工作量相對較小，而又要達到處理工藝要求。前期調研了多種升級改造方案，經各項方案對比，優選出處理效率更高的方案。首先在來油總管上安裝一根氣體平衡總管，隨后連接第一臺三相分離器，總管進口與分離器出口對接，利用分離器處蝶閥和流量計調節配管中的流液量，如圖1所示。

圖1 合理配管流程示意圖

配管對稱布置。A油田集油接轉站主要采取了對稱布置配管的方式，不管支管個數，保證集輸過程中每一管路壓降相等。在進行配管設計時，考慮了對工藝設備的要求。在混液流體進入多個工藝設備前，連接多根進口總管，通過總管分為兩路支管將流體導入工藝設備中傳輸，工藝設備采取兩兩對稱配管。氣液兩相流首先經由總管分流到不同的對稱工程設備，配管設計模式有多種，應該根據氣液兩相管流特點，提高工藝設備處理能力，使得對稱配管中流體達到均勻分配的效果，同時，還兼顧著配管設計和安裝的美觀，為油氣水三相分離處理工作提高良好的環境，最大限度地降低運行風險。

3 結語

根據《油田油氣集輸設計手冊》，對三相分離器中液體流動型態進行了分析，配管內流體屬于氣團流流態現象，配管內有斷續的集氣流存在；針對三相分離器中液壓不穩定等問題，需對配管進行合理的改造，主要結合兩相流管道的特點，同時考慮對工藝設備的要求，優選最為合理、穩定地對稱布置方式，不僅提高工藝設備處理能力，使得對稱配管中流體達到均勻分配的效果，還兼顧著配管設計和安裝的美觀，為油氣水三相分離處理工作提高良好的環境，解決了油氣分離系統壓力不穩定的問題，同時提高了原油分離處理效果。

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齊丹丹（1988-），女，河北任丘人，助工，2014年碩士畢業于中國石油大學（北京）油氣儲運工程專業，主要從事油氣田地面工程集輸配管相關工作。